Czemu służy ten eksperyment?

Projekt HUMAN GUT MICROBIOTA dotyczy badania drobnoustrojów żyjących w przewodzie pokarmowym człowieka w niebezpiecznych dla jego zdrowia warunkach środowiska. Drobnoustroje te nazywamy mikrobiotą jelitową i od nich zależy dobrostan człowieka. Mikrobiota jelitowa jest kluczowa dla prawidłowego funkcjonowania m.in. układu pokarmowego, sercowo-naczyniowego, układu nerwowego i odpornościowego człowieka. Wiedza o mikrobiocie jelitowej nie jest jeszcze pełna, a uwaga naukowców skupia się obecnie na poszukiwaniu powiązań zaburzeń mikrobioty z chorobami człowieka. Na podstawie wyników naszych badań będzie można wnioskować oraz docelowo planować sposoby i nawyki żywieniowe, a także interwencje terapeutyczne u astronautów w razie stwierdzenia istotnych zaburzeń w mikrobiocie dróg pokarmowych w wyniku pobytu na niskiej orbicie okołoziemskiej, a może i w dalszych podróżach kosmicznych.

Co jest w nim innowacją?

Badania dotyczące mikrobioty jelitowej u ludzi przebywających poza Ziemią są znacznie trudniejsze, a szanse w nich uczestnictwa – rzadkie lub wręcz unikalne. Badania te wymagają długotrwałych i żmudnych przygotowań oraz udziału specjalistycznych laboratoriów badawczych. Nie mogą one być wykonane w symulowanych warunkach zredukowanej grawitacji. Muszą być przeprowadzone z udziałem astronautów zgłaszających się do udziału w eksperymencie, a badacze muszą im przygotować bezpieczne warunki wykonania ich na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Astronauta przebywający w przestrzeni kosmicznej jest narażony na stres, promieniowanie kosmiczne i warunki zredukowanej grawitacji. Czynniki te mogą istotnie zaburzać jego mikrobiotę, skutkując nawet odległymi skutkami dla jego zdrowia. Próbki mikrobioty pobrane na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej przechowywane są i transportowane na Ziemię do laboratorium badawczego w stanie głębokiego zamrożenia (w temperaturze ok. -80°C). Badania mikrobioty jelitowej prowadzi się, izolując DNA drobnoustrojów z próbek.

Jakie doświadczenia i unikalne kompetencje pozwolą na realizację tych badań?

W skład zespołu badawczego Centrum Inżynierii Biomedycznej IOE WAT wchodzą mikrobiolodzy o bogatym doświadczeniu w badaniach złożonych konsorcjów bakterii. Nowoczesne wyposażenie Centrum Inżynierii Biomedycznej IOE WAT pozwala na zastosowanie najnowszych technik badawczych, takich jak sekwencjonowanie nowej generacji, dla poznania składu mikrobioty dróg pokarmowych. Nasze doświadczenie w badaniu mikrobioty u pacjentów nabyte we współpracy ze szpitalami pozwala na wykorzystanie tych technik i analizę uzyskanych wyników za pomocą odpowiednio opracowanych narzędzi bioinformatycznych.

Co jeszcze warto wiedzieć o eksperymencie HUMAN GUT MICROBIOTA?

Mikrobiota astronautów była już kilkakrotnie przedmiotem badań, w tym wykonanego przez NASA badania pary bliźniąt. Dotyczyły one jednak misji długotrwałych. Jedyny podobny eksperyment do proponowanego w naszym projekcie został wykonany przez zespół chińskich naukowców na Stacji Kosmicznej Tiangong. Pobrali oni próbki przed i po krótkotrwałym (do dwóch tygodni) pobycie na orbicie okołoziemskiej i wykazali istotne zmiany w mikrobiocie jelitowej astronautów. Nasz eksperyment będzie szerszy, ponieważ zostanie uzupełniony przez próbki pobrane przez astronautów podczas kwarantanny przed startem oraz w trakcie pobytu na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Poza tym astronauci pobiorą jeszcze próbki na Ziemi kilka miesięcy przed startem oraz dwukrotnie po powrocie z misji.

Rozmawiała: Karolina Duszczyk, sekcja rzecznika prasowego WAT

* * *

Wojskowa Akademia Techniczna zawarła kontrakty z Europejską Agencją Kosmiczną (ESA) na przeprowadzenie dwóch eksperymentów w ramach Polskiej Misji na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Od października 2023 r. oba eksperymenty poddawane były intensywnemu procesowi, w trakcie którego ESA we współpracy z Ministerstwem Rozwoju i Technologii oraz Polską Agencją Kosmiczną dokonała oceny ich wykonalności oraz bezpieczeństwa. Podpisanie kontraktów zwieńcza długi proces definiowania wszystkich kroków operacyjnych. Obok projektu HUMAN GUT MICROBIOTA do realizacji został zakwalifikowany również projekt IMMUNE MULTIOMICS, którego kierowniczką jest dr n. med. Alicja Trębińska-Stryjewska. W drugim projekcie wykonane zostaną analizy komórek krwi do celów badań genetycznych, które wyjaśnią, w jaki sposób ludzki układ odpornościowy dostosowuje się do mikrograwitacji.